加工零件在整个行业都普遍存在。它们代表了一类精确的工程组件，这些组件是通过减法过程对严格公差进行的，并提供复杂的几何形状，可重复的精度和出色的表面饰面。本指南涵盖了加工零件和组件的基础知识：它们是什么，生产方式，优势和关键设计原则。您还将了解使用的材料及其应用。
加工零件和组件是通过从实心块或“工件”中去除多余的材料而产生的精确对象。切割机（例如车床，磨坊，钻头和路由器）将工件塑造成所需的形式和饰面。这些零件可以由金属，塑料或其他在切割过程中保持尺寸稳定性的材料制成。
加工可以通过两种主要方式进行：
大多数复杂或自定义的组件是在CNC机器上制作的，以最大程度的精度和可扩展性。尽管如此，手动加工仍然存在其位置 - 尤其是对于快速，一个零件，设置CNC程序将花费更长的时间，而不是简单地手工切割。
在某些情况下，加工被用作次要或整理过程。例如，最初可能会铸造，锻造或注入式零件，然后进行额外的加工以完善其特征，例如钻孔，挖掘的螺纹或铣削表面。这些通常被称为部分加工或已接通后的零件。
从简单的孔到复杂的内部几何形状，不同的加工技术塑造了加工部分的关键特征。以下是一些最广泛使用的加工方法：
CNC机加工零件在3D打印和注入模制组件上提供了多个关键优势。这些好处包括：
加工零件的主要优点之一是您不需要最小订单数量即可购买它们。您可以按需订购单个原型或少量的原型，而无需模制零件所需的昂贵，耗时的工具。这对于较小的公司特别有用，因为它可以减少库存和资本捆绑并支持定制的生产。
加工零件是原型的合适且负担得起的，因为它们避免了昂贵的工具和最低订单要求。编程和设置通常只需几天，因此团队可以快速迭代设计并评估每个版本在现实世界测试中的拟合和功能。 CNC加工的高精度和上表面表面饰面可确保原型与最终生产零件相似，即使对于复杂的几何或复杂的细节也是如此。
此外，加工支持各种材料 - 从铝和钢合金到工程塑料 - 开发人员可以在实际操作条件下测试多个选项，并在进行大规模制造之前确定最佳基板。
加工提供了无与伦比的设计自由，通过使用多轴切割工具来产生几乎任何形状 - 深袋，底切，锋利的角落和复杂的轮廓。您可以在单个设置中集成诸如线程，老板和键换之类的功能，而不是设计单独的插入物或以后添加它们。
相比之下，注射成型要求设计特许权（均匀的壁厚，草稿角度和一致的流动路径），以确保适当的模具填充和部分弹出。建造模具后，修改设计通常需要昂贵的工具更换甚至完整的模具重建。
即使是3D打印过程，通常被视为最好的打印过程之一制造过程在设计自由方面，有局限性。没有支撑结构，大多数加性方法（尤其是FDM和SLA）无法建立陡峭的悬垂。这些支持添加材料，增加打印时间，并且必须删除后印刷，通常会留下需要打磨或其他装饰的标记。大小的零件可能会随着层凉爽而弯曲，并且逐层构建会导致各向异性强度和在垂直表面上可见的“步进”。
加工零件是从固体坯料中切割的，该方坯保留了库存的全部强度和物质完整性。这使它们在结构上优于3D打印的零件，这可能会遭受层间弱点的困扰，并且可能需要更薄的墙壁才能进行流动考虑。
加工零件的生产速度要快得多，因为没有模具或特殊的工具要构建。一旦准备好了CAD型号，就可以生成一个CAM程序并直接发送到机器。现代CNC中心可以通过最少的监督全天候运行，从而可以在短短几天内制造零件。这种速度特别有益于快速原型制作，桥梁生产和紧急替代需求。
加工零件可以实现光滑，高质量的表面饰面，而无需流动线，闪光灯或经常在模制零件中看到的隔离线，或者是3D打印的层线。通过结合高轴速度，优化的进料速率和适当的冷却液，加工可以常规实现粗糙度值（RA）低于0.8µm，并具有精细的饰面，甚至降至0.2µm或更高。
CNC机器可以保持紧密的公差并部分地提供一致的结果。如果给定功能（例如必须完美密封的精确孔）特别关注，则机械师可以花费额外的时间或在不影响其余部分的情况下在该功能上进行额外的整理通行证。
相比之下，注射模压零件完全取决于霉菌的初始精度。经过数千个循环后，工具磨损和轻微的过程变化可以绕过边缘或更改尺寸，并且如果没有昂贵的霉菌调整或次要操作，就无法调整单个零件。
由于CNC零件是直接从数字CAD文件中生产的，因此您可以直接进行设计更改，直到制造开始。在研发和原型制作过程中，这是无价的：工程师可以微调尺寸或测试多个版本而无需额外的成本或浪费的材料。
设计加工零件时，通常建议遵循设计（DFM）原理的设计，以确保功能，准确性和成本效益。幸运的是，当您遵循密钥时，加工零件并不难设计加工设计注意事项以下：
薄壁很容易在加工过程中进行挠度和振动，这可能导致尺寸不准确和表面效果不佳。作为一般指南，金属零件的壁厚应不少于0.8毫米，塑料零件应为1.5毫米。
底切是由于几何形状而导致标准切割工具无法达到的凹入功能。他们需要专门的工具，例如T槽或L形切割机，以及其他机器设置和更换工具。因此，只有在必要时才能在零件的功能中使用底切，例如，当无法通过任何其他方式实现锁定凹槽，键换或汇编功能时。
在设计加工中的底切时，最好将其尺寸用于整个毫米以匹配标准工具尺寸。底切宽度通常在3到40毫米之间，深度最大两倍。
高大，狭窄的突出特征（例如老板或柱子）很难准确地机加工，并且可能导致工具聊天，振动或部分失真。为了保持稳定性和准确性，突出的高度不应超过其宽度的四倍。此外，添加肋骨或圆角可以有效地增强突出的特征并减少应力浓度，从而在加工过程中更稳定。
腔和口袋的宽度不应深，以确保正确的芯片疏散并防止工具偏转。由于末端磨坊具有圆形轮廓，因此内部角始终具有半径 - 因此避免指定完美的内部边缘。
孔通常由钻头或末端磨坊制成。由于钻头有标准尺寸，因此尽可能将孔直径与标准工具匹配。另外，将直径的孔深度限制为四倍，以保持工具稳定性和钻孔精度。
线程可以加工成小尺寸（例如M6及以下），但必须平衡强度和效率。作为指南，使用至少1.5×标称直径的参与长度（最大最大直径为3×直径）。除此之外，额外的线程增加了加工时间和工具磨损，而无需大量承载益处。
零件的大小必须适合加工设备的功能。对于大多数铣削操作，典型的部分尺寸不得超过400×250×150 mm。较大的零件可能需要高级垂直或水平加工中心。某些5轴铣床可以处理最多1000×1000毫米甚至更大的组件。对于标准转弯过程，最大可行尺寸约为Ø500mm×1000毫米。
最小零件尺寸通常受工具直径和机器精度的限制。例如，如果功能小于工具本身，则无法将其加工。在标准机器上，最小特征尺寸通常从0.5 mm到1毫米。对于极小的零件，可能需要微型隔离设备或超精确过程才能实现所需的几何形状。
加工零件可以由多种材料制成。您选择的CNC加工材料会影响机械性能，例如强度，重量和耐腐蚀性，以及加工特性，例如切割速度，工具磨损和表面饰面。较软的材料更容易切割，但可能会变形；较硬的材料需要较慢的供稿和专业工具。
以下是一些用于加工零件的一些材料：
可以将各种后处理选项应用于加工零件，以改善表面纹理，外观和性能。以下是CNC生产部件的常见表面饰面：
加工公差是范围偏差的允许范围，显示成品零件可能与其标称设计维度有所不同。公差越严格，加工精度越高，制造业难度和成本就越大。需要精确拟合或关键功能的组件需要严格的公差，而非关键部件可以使更宽松，更具成本效益的公差。
有几种用于机械公差的国际标准，ISO 2768是采用最广泛的国际标准之一。该标准为线性和角度的尺寸提供了一般的度量公差（以毫米为单位），而无需个人公差规格。它将公差分为四个年级，并帮助制造商降低歧义，保持一致性并优化生产成本。请参阅下面的表：
| MM的基本尺寸范围 | MM允许的偏差 | |||
| f（罚款） | M（培养基） | C（粗） | V（非常粗糙） | |
| 0.5最多3 | ±0.05 | ±0.1 | ±0.2 | - |
| 超过3到6 | ±0.05 | ±0.1 | ±0.3 | ±0.5 |
| 超过6到30 | ±0.1 | ±0.2 | ±0.5 | ±1.0 |
| 超过30到120 | ±0.15 | ±0.3 | ±0.8 | ±1.5 |
| 超过120多到400 | ±0.2 | ±0.5 | ±1.2 | ±2.5 |
| 超过1000多个 | ±0.3 | ±0.8 | ±2.0 | ±4.0 |
| 到2000年以上超过1000 | ±0.5 | ±1.2 | ±3.0 | ±6.0 |
| 超过2000多达4000 | - | ±2.0 | ±4.0 | ±8.0 |
根据ISO 2768标准，线性维度的公差类名称
| 毫米的基本尺寸范围（相关角度的较短一侧） | 允许的偏差，以分钟数和分钟 | |||
| f（罚款） | M（培养基） | C（粗） | V（非常粗糙） | |
| 最多10 | ±1º | ±1º | ±1º30 | ±3º |
| 超过10到50 | ±0º30 | ±0º30 | ±1º | ±2º |
| 超过50到120 | ±0º20' | ±0º20' | ±0º30' | ±1º |
| 超过120多到400 | ±0º10' | ±0º10' | ±0º15' | ±0º30' |
| 超过400 | ±0º5' | ±0º5' | ±0º10' | ±0º20' |
角度/角度的一般公差
加工跨行业用于生产精确，耐用的组件，例如阀体，齿轮，住房，紧固件和括号 - 原型制作和全尺度生产。以下是使用加工零件的关键行业：
航空航天行业需要符合最高性能和安全标准的加工零件。这些组件必须承受极端压力，温度变化和机械载荷，同时保持最小的重量。 CNC加工支持该领域所需的复杂几何形状和微观级别的公差。
典型应用：
在医疗设备制造中，精度和生物相容性至关重要。 CNC加工可以生产具有光滑饰面和紧密公差的高准确零件，适用于植入物和高性能手术仪器。它还支持各种经过认证的医学级材料。
典型应用：
CNC加工被广泛用于汽车工程中，以生产用于传动系统，动力系统和底盘组件的可靠的高强度组件。加工允许在性能调整和原型制作中快速迭代，同时支持精确机械零件的大规模生产。
典型应用：
在电子行业中，组件必须既紧凑又可靠。 CNC加工用于生产具有较高尺寸精度和出色表面饰面的外壳，冷却结构和连接器外壳，通常用于低量生产。
典型应用：
加工组件也广泛用于防御，机器人技术，可再生能源和工业设备。它们的强度，精度和可靠性使它们非常适合在机械应力，热变化和恶劣条件下运行的高性能零件。
从整体产品质量和设计准确性到更紧密的公差和专业材料的细节，选择正确的加工零件供应商对于项目成功至关重要。在本节中，我们概述了评估CNC加工供应商时要考虑的一些关键因素：
为了确保更顺畅的协作：
Chiggo是可靠的合作伙伴CNC加工服务对于您的快速原型制作和按需加工零件的需求。凭借各种行业的丰富经验，我们了解速度和精度的重要性。
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塑料原型制作是使用塑料材料创建早期，物理模型或产品样品的过程。这些原型可帮助制造商在全面生产之前测试和完善产品的形式，拟合度，功能和美学。
想一想金属汤匙。如果您在手柄上轻轻按下，它会弯曲一点，但放手后立即弹回。不过，更努力地推动，勺子会永久弯曲。那时，您已经超越了汤匙的屈服强度。在本文中，我们将探讨屈服强度的含义，与相关思想（如拉伸强度和弹性限制）进行比较，以及为什么在现实世界中它很重要。我们还将研究影响强度和常见材料的典型值的因素。 什么是屈服强度？ 屈服强度是材料开始永久变形的应力水平。简而言之，这是材料停止反弹（弹性行为）并以无法完全逆转的方式弯曲或伸展的点。在屈服强度以下，当您卸下力时，材料恢复为原始形状（就像弹簧可以追溯到其长度）。超过屈服强度，材料永远改变了：它已经屈服了，这意味着它已经经历了塑性变形。 为了更好地理解这一点，让我们分解两个关键术语：压力和压力。应力是将力施加到材料除以其横截面区域的材料，或仅仅是材料内部力的强度。您可以将其视为压力，但压力描述了内部反应而不是外部推动。应变是材料在响应中的变化多少，计算为长度的变化除以原始长度。当我们策划压力抵抗压力时，我们会得到一个应力 - 应变曲线这显示了材料随着负载的增加的表现。 在应力 - 应变曲线的早期，材料的行为表现：压力和应变是成比例的（根据Hooke定律的直线），一旦去除负载，材料就会恢复其原始形状。该区域的末端是弹性限制 - 占地，某些变形仍然是永久性的。屈服强度标志着从弹性行为到塑性行为的转变，并定义了可逆变形和不可逆变形之间的边界。 对于许多延性金属，例如低碳钢，这种过渡是逐渐而不是锋利的。为了始终定义屈服强度，工程师经常使用0.2％的偏移方法：他们绘制一条平行于曲线弹性部分的线，但变为0.2％应变。该线相交曲线的点被视为屈服强度。这提供了一种实用，标准化的方法，即使不存在明显的产量点，也可以测量屈服强度。 屈服强度与拉伸强度 正如我们所定义的那样，屈服强度是材料开始永久变形的压力。拉伸强度（通常称为终极拉伸强度（UTS））是材料破裂之前可以承受的最大压力。一旦达到该点，材料将不再承担额外的负载，并且很快就会裂缝。 两者都描述了材料对压力的反应，但它们代表不同的限制：屈服强度标志着永久变形的开始，而拉伸强度则标志着断裂点。例如，在拉动钢棒时，它首先会弹性伸展。超越屈服强度，并实现永久伸长率。继续前进，直到达到拉伸强度为止，杆最终将抢购。 在实践设计中，工程师更多地专注于产量强度，因为组件必须保持功能，而不会造成持久损坏。拉伸强度仍然很重要，但通常标志着失败条件永远不会在服务中发生。 除拉伸强度外，屈服强度还经常与其他两个概念相混淆： 弹性极限：弹性极限是材料可以承受的最大应力，一旦去除负载，仍将完全返回其原始形状。低于此极限，所有变形都是弹性和可逆的。在许多情况下，弹性极限非常接近屈服强度，因此两者通常被视为相同。尽管弹性极限标志着精确的物理边界，但屈服强度提供了标准化的工程值，可以始终如一地测量并用于安全设计。 比例极限：该术语来自应力 - 应变曲线的线性部分。比例限制是遵循胡克定律的压力和压力直接比例增加的点。它通常发生在弹性极限和屈服强度之前。在这一点之外，曲线开始弯曲 - 尽管材料仍然具有弹性，但这种关系不再是完美的线性。 影响力强度的因素 屈服强度无法保持固定 - 它可以根据几种物质和环境因素而改变。这是一些最常见的： 材料组成（合金元素） 金属的构成对其产量强度产生了重大影响。在金属中，添加合金元素可以使它们变得更坚固。例如，当添加碳，锰或铬等元素时，钢的强度也会增强 - 尽管碳也更脆。铝合金从铜，镁或锌等元素中获得强度。这些添加物在金属内部产生了微小的障碍，从而阻止了位错运动（塑性变形的原子级载体），从而提高了强度。简而言之，金属的“食谱”可以使弯曲更难或更容易。这就是为什么苏打中的铝易于柔软而柔软的，而飞机机翼中的铝（与其他金属混合在一起）具有更高的屈服强度。 晶粒尺寸（微观结构） 通常，较小的晶粒意味着更高的强度，这是霍尔 - 格什关系描述的趋势。原因是晶界充当脱位运动的障碍，因此更细的谷物会产生更多的障碍，并使金属更强壮 - 到达一点点。冶金学家通过控制的固化或热机械处理来完善晶粒尺寸。例如，许多高强度的钢和超合金用非常细的晶粒设计以最大化屈服强度，而晶粒非常大的金属往往更容易产生。 热处理 金属加热和冷却的方式可以改变其结构，从而改变其屈服强度。退火（缓慢加热和冷却）软金属，降低其屈服强度，并通过缓解内部应力来使其更具延展性。淬火（在水或油中快速冷却）将结构锁定到坚硬的，压力的状态，大大提高了屈服强度，但也使金属变脆。为了恢复平衡，淬灭通常是回火，一个适度的加热步骤，可改善韧性。 通过选择正确的热处理，制造商可以根据应用使金属更难或更柔软。例如，对弹簧钢进行处理以达到高屈服强度，因此它可以弯曲而不会变形，而钢丝首先要退火以易于塑形，然后再加强。 制造过程（冷工作） 如何机械处理材料也可以改变其屈服强度。冷工作（在室温下变形金属，例如冷滚动或冷图）通过称为工作硬化的机制提高了强度。当您将金属变形时，您会在其晶体结构中引入错位和纠缠，这使得进一步变形更加困难 - 实际上，金属随着变形而变得更强壮。这就是为什么在热卷（不工作）条件下，冷滚动钢通常比同一钢具有更高的屈服强度。 温度和环境 根据经验，大多数金属在高温下会失去屈服强度。热使金属变软，因此可以用较小的力变形。在非常低的温度下，有些材料变得更加脆弱。它们塑性变形的能力降低了，因此尽管屈服应力在技术意义上可能会增加，但它们比产量更有可能破裂。 诸如腐蚀或辐射等环境因素也会降解材料。腐蚀会产生凹坑或减少横截面区域，从而有效减少结构在屈服之前可以承受的负载。例如，生锈的钢梁在载荷下可能会产生的厚度比未腐蚀的束较低，因为其有效厚度会降低，并且来自锈蚀的微裂缝会浓缩压力。 产量不同材料的强度 应力 - 应变曲线提供了一种简单的方法来比较不同材料对负载的反应方式。在上图中，我们可以看到四个典型的行为。随着压力的增加，每个反应都不同，其屈服强度反映了这些差异。 脆性材料：脆性材料，例如玻璃或陶瓷，几乎没有塑性变形。他们沿着几乎直线直线直至突然断裂。他们的屈服强度非常接近他们的最终力量，因为他们并没有真正“屈服” - 它们中断。 强但不是延性材料：某些材料（例如高强度钢）可以承受高应力，但显示有限的延展性。它们具有很高的屈服强度，这意味着它们可以很好地抵抗永久性变形，但是在破裂之前并没有伸展太多。 […]
在力学中，“螺纹”一词专指“螺纹”，是连接器、紧固件和传动元件不可或缺的重要部件。螺纹广泛应用于各种设备和结构中，如螺栓、螺母、螺杆、丝杠等，都是依靠螺纹来实现其功能的。无论是在生产制造还是日常生活中，螺纹的使用都是无处不在的。没有它们，大多数机器将无法正常运行。
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